信號在它的產生、轉換、傳輸的每一個環節都可能由于環境和干擾的存在而畸變,甚至是在相當多的情況下,這種畸變還很嚴重,以致于信號及其所攜帶的信息被深深地埋在噪聲當中了,所以濾波是信號處理中的一項基本而重要的技術。
濾波
濾波是將信號中特定波段頻率濾除的操作,是抑制和防止干擾的一項重要措施。是根據觀察某一隨機過程的結果,對另一與之有關的隨機過程進行估計的概率理論與方法。
濾波一詞起源于通信理論,它是從含有干擾的接收信號中提取有用信號的一種技術。“接收信號”相當于被觀測的隨機過程,“有用信號”相當于被估計的隨機過程。
這類問題在電子技術、航天科學、控制工程及其他科學技術部門中都是大量存在的。歷史上最早考慮的是維納濾波,后來R.E.卡爾曼和R.S.布西于20世紀60年代提出了卡爾曼濾波。現對一般的非線性濾波問題的研究相當活躍。
濾波技術的分類
信號分兩類:連續的模擬信號和離散的數字信號。
所以,按所處理的信號來分類,濾波技術便分為兩類:模擬濾波技術和數字濾波技術。
數字濾波技術的核心是算法,但也并不是完全脫離硬件的。比如數字信號處理器(DSP)就是常見的數字濾波設備,除了濾波,DSP還會對數字信號進行變換、檢測、譜分析、估計、壓縮、識別等一系列的加工處理。
1、模擬濾波技術
一般都是通過硬件電路實現的。 舉個例子,比如——車身蓄電池提供的12V直流電源,它其實并不純潔。除了純凈的12V恒壓電源外,還摻雜著一些交流雜波。所以我們需要用電容、電感、電阻來組成硬件濾波電路,以頻率為標識符來濾除這些雜波。硬件濾波的基本原理就是電容、電感的容抗和感抗與頻率有關。
模擬濾波技術(硬件濾波技術)分為兩類:無源濾波和有源濾波。
無源濾波電路僅由無源元件(電阻、電容、電感)組成。